Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 03/08/2022
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-481510)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le syndrome de détresse respiratoire (SDRA) est une pathologie grave nécessitant une hospitalisation prolongée en réanimation et des soins médicaux lourds. La mortalité est de 40 % à 70 %. Le SDRA représente 10 à 15 % des admissions en réanimation. Des séquelles physiques, psychologiques et cognitives graves avec une altération importante de la qualité de vie ont été rapportées jusqu’à 5 ans après un épisode de SDRA. Le SDRA a toujours représenté un problème de santé publique devant sa forte morbi-mortalité, et est revenu au premier plan à la suite de la pandémie COVID 19. Au plus fort de la pandémie, certains services de réanimation avaient 100 % de leurs lits occupés par des patients en SDRA sévère sur une pneumonie liée à la COVID-19. Il correspond à un œdème pulmonaire « lésionnel», causé par une hausse de la perméabilité des micro-vaisseaux (capillaires) pulmonaires survenant à la suite d’une agression directe ou indirecte de la membrane entre les alvéoles ( et les capillaire, associé à une inflammation pulmonaire intense et un faible taux doxygène dans le sang (hypoxémie sévère). La prise en charge du SDRA de l’adulte a fait l’objet de recommandations en 2018, consistant à augmenter l’apport en oxygène, diminuer la consommation en oxygène et éviter d’autres atteintes au niveau pulmonaire grâce à une ventilation mécanique invasive. Une curarisation précoce et courte ainsi que la mise en décubitus ventral dans les formes les plus sévères réduit la mortalité. Dans certains cas, les patients peuvent présenter une hypoxémie persistant malgré l’optimisation de la ventilation mécanique invasive et les différentes thérapeutiques d’optimisation de l’oxygénation. Le SDRA est alors dit réfractaire. Alors, si les comorbidités du patient le permettent, la question d’assistance respiratoire extracorporelle (circuit extracorporel permettant l’enrichissement direct du sang en oxygène en shuntant le circuit pulmonaire, ECMO) est discutée en réanimation. Néanmoins, 40 % des patients présentent une hypoxémie réfractaire et persistante malgré l’optimisation de l’ECMO et de la ventilation mécanique. Il n’existe aucune recommandation officielle de prise en charge de ces patients avec des pratiques diverses et non validées. De plus, la mortalité hospitalière de l’ordre de 60 % est observée chez ces patients avec des coûts de prise en charge élevés. L’enjeu est d’optimiser le rétablissement sous l’ECMO par l’utilisation de bêtabloquant ou la mise en hypothermie.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Plusieurs bénéfices sont attendus. Si notre hypothèse est vérifiée, la diminution du débit cardiaque par l’hypothermie ou par l’action des bétabloquants entrainera une meilleure adéquation entre les paramètres de l’ECMO et l’augmentation du taux d’oxygène dans le sang. Cela permet d’envisager plusieurs bénéfices au niveau individuel : l’amélioration de l’oxygénation permettrait une diminution de la mortalité, ainsi qu’un sevrage de l’assistance respiratoire plus précoce et donc une diminution de ses effets secondaires, essentiellement les évènements thrombo-emboliques (c’est à dire la formation d’un caillot qui peut migrer et obstruer la circulation sanguine), l’hémolyse (destruction des globules rouges présents dans le sang) et les surinfections ; mais également une diminution de la ventilation mécanique (et de ses effets secondaires comme la pneumopathie). Les bénéfices sont également au niveau collectif avec une diminution de la mortalité, une amélioration de la prise en charge des ces malades en réanimation et un séjour en réanimation potentiellement diminué avec possibilité de soigner plus de patients.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront maintenus sous anesthésie profonde et analgésie pendant toute la procédure, soit environ 6 heures. L’assistance respiratoire extracorporelle (ECMO) sera mise en place par abord chirurgical au niveau de la veine jugulaire et par abord percutané (passage à travers la peau par introduction d’une aiguille) au niveau de la veine fémorale, et maintenue pendant toute la procédure, soit environ 6 heures. Pour induire le syndrome de détresse respiratoire, la ventilation artificielle sera traumatique par augmentation du volume d’air insufflé et de la pression exercée pendant 1 à 2 heures, et il y aura injection de solution saline directement dans les poumons. Le traitement du SDRA débutera par la mise en place de l’hypothermie ou administration de bétabloquants de courte curée d’action par voie veineuse, pendant les 4 heures du protocoles. Des prélèvements sanguins et de liquide pulmonaire seront effectués toutes les 2 heures (3 fois) pour évaluer l’efficacité du traitement.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Le stress est diminué par une période de quarantaine dans un environnement adapté et une tranquilisation de l’animal lors de la contention. La douleur est limitée par l’utilisation de médicaments identiques à ceux utilisés chez l’homme, par une surveillance accrue des constantes et l’adaptation de l’anesthésie et de l’analgésie. L’hypoxémie, c’est à dire la baisse du taux d’oxygène dans le sang induite pour les besoins de l’expérience, peut produire des effet tissulaires délétères. Notre protocole ne durant que quelques heures, le cochon ne pourra pas être réveillé dans des conditions compatibles avec la vie, l’animal est donc mis à mort. S’il y a perte de sang hémorragique, elle sera rééquilibrée par perfusion de solution saline et l’administration de traitements médicamenteux.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Le syndrome de détresse respiratoire (SDRA), induit dans notre étude est une pathologie avec une mortalité très importante (autour de 40 % selon les études). Elle nécessite de nombreux jours, voire semaines de ventilation mécanique avec souvent une morbidité très importante : perte de poids, confusion post anesthésie, surinfection bactérienne, évènements thromboemboliques (correspond à la formation d’un thrombus qui peut obstruer la circulation sanguine), neuropathie de réanimation avec trouble de la déglutition (c’est à dire une paralysie temporaire et réversible des muscles suite à l’accumulation des médicaments sédatifs et des curares). A l’issue du protocole, les poumons des animaux ne seront pas guéris et les lésions induites ne permettront pas une respiration spontanée de qualité et entrainerait une mort par détresse respiratoire et manque d’oxygène délivrés aux organes ce qui entrainera une défaillance multiviscérale. La mise à mort dans des conditions de dignité et de traitement du stress et de la douleur sera donc effectuée par surdosage de l’anesthésique en injection intraveineuse sans reprise de conscience de l’animal. Du début à la fin de la procédure l’animal est sous anesthésie et mis à mort en fin de procédure sans réveil de l’animal.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Actuellement, il n’existe pas de données scientifiques, ni d’essai clinique ou expérimental, sur la place thérapeutique de l’hypothermie ou des bétabloquants dans le syndrome de détresse respiratoire (SDRA). A l’exception de publications de cas isolés, il n’y a pas à notre connaissance d’études réalisées sur l’impact de l’hypothermie ou des bétabloquants à durée de vie courte dans les SDRA réfractaires sous ECMO. Une vraie étude comparative est nécessaire. Le modèle de SDRA chez le cochon développé par notre équipe reproduit un état proche de l’état observé en clinique. Ce modèle est donc tout indiqué pour cette étude comparative. Le modèle animal de cochon est utilisé pour sa similitude avérée, en termes d’anatomie cervicale, pulmonaire et d’hémodynamique, avec les processus physiologiques rencontrés en clinique. L’adaptation à l’environnement physiologique direct du larynx, du poumon et du coeur nous conduit à réaliser cette étude sur un modèle animal où toutes les contraintes seront présentes (impossibilité de remplacement). Le choix d’un modèle sur gros animal s’impose pour pouvoir implanter la machine de l’ECMO ainsi que de mettre en place la ventilation artificielle.
2. Réduction
Modèle déjà en place dans notre structure permettant de réduire le nombre d’animal à étudier, personnel formé à l’étude et la manipulation du modèle porcin. Le nombre d’animaux a été déterminé comme le nombre minimum d’animaux nécessaire afin d’obtenir des données statistiquements exploitables. Il repose sur une revue de la littérature sur ces modèles avec un taux de mortalité entre 20 et 30% ainsi que sur l’expérience de notre centre (taux de 30% de mortalité lors de la dernière utilisation de ce modèle). La mise en place des appareillage (canules…) sera retestée au préalable sur les animaux utilisés dans d’autres projets et après leur mise à mort.
3. Raffinement
Les animaux seront hébergés par groupes afin de limiter l’angoisse et le stress des animaux. Le milieu est enrichi avec des jouets adaptés (balles…). Une période de quarantaine d’au moins huit jours avant l’entrée des animaux dans le protocole est respectée permettant leur stabilisation physiologique et comportementale en réduisant le stress.L’animal est mis à jeun la veille de l’expérimentation. Le jour de l’expérimentation, les cochons seront prémédiqués par l’injection intra-musculaire d’un produit anesthésique aux propriétés sédatives et myorelaxantes avec un produit psychotrope dissociatif aux propriétés analgésiantes. Les animaux peuvent être ainsi manipulés sans recours à des méthodes susceptibles de les effrayer inutilement ou de leur infliger des souffrances évitables. Ils sont ensuite transportés sur le plateau technique. Les cochons seront intubés, anesthésiés et sous analgésie continue dès le début de l’opération afin d’assurer une anesthésie profonde. Le cochon sera scopé en permanence, permettant de surveiller en continu la fréquence cardiaque, respiratoire, la pression artérielle. Toute modification de ces paramètres, comme une augmentation de la fréquence cardiaque, de la fréquence respiratoire ou de la pression artérielle, signes de réveil, de douleur, tremblements, entrainera une adaptation immédiate des médicaments afin d’assurer le confort de l’animal.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Ce modèle animal est bien connu et reproduit bien les conditions observées en clinique du syndrome de détresse respiratoire aigu. De plus, ce modèle est déjà connu de nos équipes. Animaux d’un poids entre 50 et 60 kg comparable au poids d’un humain adulte, de morphologie pulmonaire mature, permettant l’usage de thérapeutique à posologie humaine.